Генетическая роль нуклеиновых кислот

Как только были открыты законы наследственности, ста­ло очевидно, что гены имеют четкую химическую природу. Из законов наследственности вытекало, что с одной сторо­ны, передача этих химических элементов из поколения в поколение осуществляется с высокой точностью, а с другой — наследственные структуры обязательно удваиваются при размножении клеток.

В начале XX века при обсуждении материальных носите­лей наследственности в первую очередь к ним относили бел­ки. В 1927 г. выдающийся русский биолог Н.К. Кольцов сформулировал принцип редупликации наследственных структур. Однако сложность белковой молекулы, которую ученый рассматривал в качестве носителя наследственной информации, не позволила ему четко довести свою гипотезу до окончательного решения. Лишь после открытия в 1953 г. физико-химической структуры ДНК Дж. Уотсоном и Ф. Кри­ком стало окончательно ясно, что передача наследственной информации осуществляется с помощью ДНК.

Генетические исследования строения хромосом позволи­ли выяснить: как обеспечивается в клетках сохранение и пе­редача наследственной информации и как реализуется на­следственная информация. Явление наследования признаков основано на передаче из поколения в поколение наследствен­ной информации.

Носителями наследственной информации являются по­лимерные химические вещества — нуклеиновые кислоты (ДНК). Именно они содержат в себе сумму сведений, необ­ходимых для существования организма в определенных ус­ловиях внешней среды и передачи признаков биологическо­го вида от родительских особей к потомкам. Нуклеиновые кислоты, как и белки, необходимы для жизни. Они пред­ставляют собой генетический материал всех живых организ­мов вплоть до самых простых вирусов.

Нуклеиновые кислоты были впервые описаны в 1869 г. швейцарским биохимиком И.Ф. Лишнером. Обнаруженное в ядрах клеток он первоначально назвал нуклеоном (от лат. nucleus — ядро). Но вплоть до начала XX в. предполагалось, что наследственную информацию передают белки.

В 1928 г. бактериолог Ф. Гриффит при изучении пнев­мококков доказал, что носителем наследственной инфор­мации вирусов и бактериофагов являются нуклеиновые кислоты. Он исследовал пневмококки 2-х видов — бескап-сульные и с полисахаридной капсулой. Пневмококки, име­ющие полисахаридную капсулу являются возбудителем смертельных форм пневмонии. Если мышам вводили пневмококки без полисахаридной капсулы, то они справ­лялись с заболеванием. В своем опыте Ф. Гриффит предварительно нагрел капсульные патогенные пневмокок­ки до 60°С, вызвав денатурацию белков, а затем ввел их мышам. Заражение такими микроорганизмами не приве­ло к их гибели. Если мышам вводили смесь живых пнев­мококков без капсулы и убитых нагреванием, но имею­щих капсулу, то они погибали.

Исследования в этом направлении позволили О. Зве­ри, К. Мак-Леоду и М. Мак-Карти определить вещество, ответственное за возникновение болезнетворных свойств у ранее непатогенных микробов. В своей работе они доказа­ли, что изменение пневмококка вызывает дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), которая не разрушается при на­гревании до 60°С.

Если в культуру непатогенных микробов внести ДНК вызывающего заболевание пневмококка, то этого оказыва­ется достаточно, чтобы некоторые невирулентные клетки начали образовывать полисахаридную капсулу. Такие клет­ки могут вызвать гибель лабораторных животных. Также было доказано, что микроорганизмы под действием пато­генного ДНК приобретали болезнетворные свойства и пе­редавали эту особенность своему потомству. Таким обра­зом, впервые было доказано, что наследственное свойство клетки образовывать определенное химическое вещество передается другой клетке с помощью ДНК, и что именно нуклеиновые кислоты являются носителями генетической информации.

Участие в передаче наследственных особенностей было установлено и для другой нуклеиновой кислоты — РНК (ри­бонуклеиновой кислоты).

Дата добавления: 2015-10-02